基因突變與DNA損失

1、十三章 基因突變與DNADNA損傷修復(fù)點突變及分子效應(yīng) 1.點突變的類型 2.點突變的分子效應(yīng) 3.可逆轉(zhuǎn)的突變效應(yīng)概念n基因突變（基因突變（gene mutationgene mutation）: :基因的核苷酸順序或數(shù)目發(fā)生改基因的核苷酸順序或數(shù)目發(fā)生改變。僅涉及變。僅涉及DNADNA分子中單個堿基的改變稱點突變（分子中單個堿基的改變稱點突變（point point mutationmutation）。涉及多個堿基的還有缺失、重復(fù)和插入。涉及多個堿基的還有缺失、重復(fù)和插入。n突變體突變體( (mutant)mutant)：具有突變表型的細胞或個體。具有突變表型的細胞或個體。1.點突變的類型

2、1. 根據(jù)突變的來源分為： 自發(fā)突變: 在自然界中發(fā)生的，不管是由于自然界中突變劑作用的結(jié)果還是由于偶然的DNA復(fù)制錯誤被保留下來的突變，都叫自發(fā)性突變。 誘發(fā)突變：由于人們使用突變劑處理而產(chǎn)生的突變叫誘發(fā)性突變。根據(jù)DNA堿基序列改變的多少可分為： 單點突變 多點突變 點突變 堿基插入 堿基缺失 4種轉(zhuǎn)換和8種顛換 堿基替代 3.從對表現(xiàn)型的影響看從對表現(xiàn)型的影響看n1 1）形態(tài)突變：突變影響生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)。 n 2 2）生化突變：突變影響生物的代謝過程，導(dǎo)致一個特定生化功能的改變或喪失。n 3 3）致死突變：突變影響生物個體的生活力。分為顯性致死和隱性致死。 n 4 4）條件致死突變：在某

3、一些條件下致死，而在另一些條件下成活的突變。2.點突變的分子效應(yīng) 非編碼區(qū) 編碼區(qū) 非編碼區(qū)一.突變發(fā)生在編碼區(qū) 1.同義突變 2.錯義突變 3.無義突變 4.移碼突變1.同義突變 堿基序列的改變沒有引起產(chǎn)物氨基酸序列的改變堿基序列的改變沒有引起產(chǎn)物氨基酸序列的改變, ,與密碼子的簡與密碼子的簡并性有關(guān)。并性有關(guān)。 例如，例如，DNADNA分子中分子中GCGGCG的第三位的第三位G G被被A A取代，變?yōu)槿〈優(yōu)镚CAGCA，則，則mRNAmRNA中中相應(yīng)的密碼子相應(yīng)的密碼子CGCCGC就變?yōu)榫妥優(yōu)镃GUCGU，由于，由于CGCCGC和和CGUCGU都是編碼精氨酸的都是編碼精氨酸的密碼子，故

4、突變前后的（蛋白質(zhì)）完全相同。密碼子，故突變前后的（蛋白質(zhì)）完全相同。2.錯義突變 堿基序列的改變引起了產(chǎn)物氨基酸序列的改變。 有些錯義突變嚴(yán)重影響蛋白質(zhì)活性甚至完全無活性，從而影響了表現(xiàn)型。如果該基因是必須基因，則稱為致死突變。 有些錯義突變的產(chǎn)物仍有部分活性，使表型介于野生型與突變型之間的中間類型，稱為滲漏突變。 有些錯義突變不影響或基本上不影響蛋白質(zhì)的活性，不表現(xiàn)明顯的性狀變化，稱為中性突變 如人類正常血紅蛋白鏈的第六位是谷氨酸，其密碼子為GAA或GAG，如果第二個堿基A被U替代，就變成GUA或GUG，谷氨酸則被纈氨酸所替代，形成異常血紅蛋白HbS，導(dǎo)致個體產(chǎn)生，產(chǎn)生了突變效應(yīng)(鐮刀型貧

5、血癥）。3.無義突變 某個編碼氨基酸的密碼突變?yōu)榻K止密碼，多肽鏈合成提前終止，產(chǎn)生沒有生物活性的多肽片段，稱為無義突變。 例如，DNA分子中的ATG中的G被T取代時，相應(yīng)mRNA鏈上的密碼子便從UAC變?yōu)閁AA，因而使翻譯就此停止，造成肽鏈縮短。這種突變在多數(shù)情況下會影響蛋白質(zhì)或酶的功能。 終止密碼突變 基因中一個終止密碼突變?yōu)榫幋a某個氨基酸的密碼子的突變稱為終止密碼突變。 由于肽鏈合成直到下一個終止密碼出現(xiàn)才停止，因而合成了過長的多肽鏈，故也稱為延長突變。例如，人血紅蛋白鏈突變型Hb Constant Spring比正常人鏈多了31個氨基酸。4.移碼突變 指DNA片段中某一位點插入或丟失一個

6、或幾個（非3或3的倍數(shù)）堿基對時，造成插入或丟失位點以后的一系列編碼順序發(fā)生錯位的一種突變。n 移框突變不但改變了產(chǎn)物的氨基酸組成，而且會出現(xiàn)蛋白質(zhì)合成的過早終止。移框突變不但改變了產(chǎn)物的氨基酸組成，而且會出現(xiàn)蛋白質(zhì)合成的過早終止。n 如果移框突變發(fā)生在必需基因上，常常是致死的。如果移框突變發(fā)生在必需基因上，常常是致死的。n 如插入或缺失三個堿基，則可能對閱讀框架影響不大，其產(chǎn)物常常有活性或有部分活性。如插入或缺失三個堿基，則可能對閱讀框架影響不大，其產(chǎn)物常常有活性或有部分活性。原模板鏈原模板鏈 3 3CTT CTT CTT CTT CTT CTT5CTT CTT CTT CTT CTT CT

7、T5mRNAmRNA的序列的序列 5 5GAA GAA GAA GAA GAA GAA3GAA GAA GAA GAA GAA GAA3氨基酸順序氨基酸順序 glu glu glu glu glu gluglu glu glu glu glu glu開始處插入一個開始處插入一個C C 3 3C CCT TCT TCT TCT TCT TCT T5CT TCT TCT TCT TCT TCT T5mRNAmRNA的序列為的序列為 5 5G GGA AGA AGA AGA AGA AGA A3GA AGA AGA AGA AGA AGA A3氨基酸順序氨基酸順序 gly arg arg arg a

8、rg arggly arg arg arg arg arg 改變了蛋白質(zhì)中所有氨基酸的組成改變了蛋白質(zhì)中所有氨基酸的組成 移碼突變也可以造成無義密碼子，導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成的提前終止如原模板如原模板 TTC GAT CGT CCA TCATTC GAT CGT CCA TCAmRNA AAG CUA GCA GGU AGUmRNA AAG CUA GCA GGU AGU插入一個堿基插入一個堿基 TTC GATTC GAC C TCG TCC ATC ATCG TCC ATC A突變后的突變后的mRNA AAG CUmRNA AAG CUG G AGC AGG AGC AGG UAGUAG U U二.

9、突變發(fā)生在非編碼區(qū) 對調(diào)節(jié)位點造成影響，影響調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合。 包括啟動子區(qū)突變、轉(zhuǎn)錄終止點突變等。 結(jié)合位點的突變會改變基因的表達量，甚至完全阻遏基因的表達。 調(diào)節(jié)蛋白通常只改變產(chǎn)生蛋白質(zhì)的數(shù)量而不是結(jié)構(gòu)。3.可逆轉(zhuǎn)的突變效應(yīng) 正向突變：是引起基因從野生型變?yōu)橥蛔冃偷耐蛔儭?回復(fù)突變：是引起基因從突變型變?yōu)橐吧偷耐蛔儭?回復(fù)突變率一般低于正突變率回復(fù)突變率一般低于正突變率 真正回復(fù)突變 回復(fù)突變 基因內(nèi)抑制突變 抑制突變 基因間回復(fù)突變 HbS突變 單純 6位 谷纈，產(chǎn)生HbS病，造成死亡。 第6位谷纈 第73位天冬氨酸 天冬酰胺癥狀較輕，73位突變抑制了6位突變。n 回復(fù)突變的有無是區(qū)別基

10、因突變與染色體缺失或重復(fù)的標(biāo)志。n 突變對多細胞生物的影響n 1.1.功能喪失突變n 2.2.獲得功能的突變 隨機性：可發(fā)生在體細胞和生殖細胞中。隨機性：可發(fā)生在體細胞和生殖細胞中。 生殖細胞的突變頻率高于體細胞。體細胞突變生殖細胞的突變頻率高于體細胞。體細胞突變在顯性或純合狀態(tài)才能表現(xiàn)，出現(xiàn)嵌合體。在顯性或純合狀態(tài)才能表現(xiàn)，出現(xiàn)嵌合體。 稀有性稀有性 ：突變率是很低的。：突變率是很低的。 高等動植物高等動植物1010-5-51010-8-8，細菌，細菌1010-4-41010-10-10，反應(yīng)，反應(yīng)了物種的基因的相對穩(wěn)定性。了物種的基因的相對穩(wěn)定性。 突變的性質(zhì) 可逆性可逆性 突變的多方向性

11、和復(fù)等位基因 同一基因可突變?yōu)槎鄠€等位基因。突變的 基因可以再突變。這一系列的等位基因就叫做復(fù)等位基因。這是由于同一座位內(nèi)的不同位點上的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化產(chǎn)生的。 突變的有害性和有利性。 一般有害突變多，有利突變少。一.突變發(fā)生在編碼區(qū) 1.同義突變 2.錯義突變 3.無義突變 4.移碼突變一.突變發(fā)生在編碼區(qū) 1.同義突變 2.錯義突變 3.無義突變 4.移碼突變 如人類正常血紅蛋白鏈的第六位是谷氨酸，其密碼子為GAA或GAG，如果第二個堿基A被U替代，就變成GUA或GUG，谷氨酸則被纈氨酸所替代，形成異常血紅蛋白HbS，導(dǎo)致個體產(chǎn)生，產(chǎn)生了突變效應(yīng)(鐮刀型貧血癥）。 如人類正常血紅蛋白鏈的第六位

12、是谷氨酸，其密碼子為GAA或GAG，如果第二個堿基A被U替代，就變成GUA或GUG，谷氨酸則被纈氨酸所替代，形成異常血紅蛋白HbS，導(dǎo)致個體產(chǎn)生，產(chǎn)生了突變效應(yīng)(鐮刀型貧血癥）。 如人類正常血紅蛋白鏈的第六位是谷氨酸，其密碼子為GAA或GAG，如果第二個堿基A被U替代，就變成GUA或GUG，谷氨酸則被纈氨酸所替代，形成異常血紅蛋白HbS，導(dǎo)致個體產(chǎn)生，產(chǎn)生了突變效應(yīng)(鐮刀型貧血癥）。原模板鏈原模板鏈 3 3CTT CTT CTT CTT CTT CTT5CTT CTT CTT CTT CTT CTT5mRNAmRNA的序列的序列 5 5GAA GAA GAA GAA GAA GAA3GAA GAA GAA GAA GAA GAA3氨基酸順序氨基酸順序 glu glu glu glu glu gluglu glu glu glu glu glu開始處插入一個開始處插入一個C C 3 3C CCT TCT TCT TCT T